DE102014212289A1 - Autonomous control of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zum autonomen Steuern eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Ansteuerns wenigstens eines ersten Aktuators, um eine Längs- oder Querbewegung des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen, des Erfassens eines Fehlerzustands des ersten Aktuators und des Ansteuerns eines zweiten Aktuators, um das Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen.A method of autonomously controlling a motor vehicle includes steps of driving at least one first actuator to affect longitudinal or lateral movement of the motor vehicle, detecting a fault condition of the first actuator, and driving a second actuator to bring the motor vehicle into a safe state ,
Description
Die Erfindung betrifft eine Technik zum autonomen Steuern eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung die autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs im Fehlerfall.The invention relates to a technique for the autonomous control of a motor vehicle. In particular, the invention relates to the autonomous control of the motor vehicle in the event of a fault.
Stand der TechnikState of the art
Ein übliches Fahrerassistenzsystem zum Steuern eines Kraftfahrzeugs führt eine Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs durch, während ein Fahrer das Assistenzsystem überwacht. Tritt ein Fehler auf, so kann das Assistenzsystem die Kontrolle über das Kraftfahrzeug unmittelbar an den Fahrer abgeben. Dabei erfolgt üblicherweise die Ausgabe einer Warnung auf optische, haptische oder akustische Weise.A conventional driver assistance system for controlling a motor vehicle performs a longitudinal or lateral control of the motor vehicle while a driver monitors the assistance system. If an error occurs, the assistance system can deliver control of the motor vehicle directly to the driver. In this case, the issuing of a warning usually takes place in an optical, haptic or acoustic manner.
Ein Steuerungssystem zum autonomen Steuern des Kraftfahrzeugs ist dazu eingerichtet, zumindest vorübergehend nicht durch eine Person an Bord des Kraftfahrzeugs überwacht zu werden. Im Fehlerfall kann daher nicht davon ausgegangen werden, dass ein Fahrer unmittelbar verfügbar ist, sodass das autonome Steuersystem die Kontrolle nicht unmittelbar abgeben kann. Daher wird üblicherweise versucht, das autonome Steuersystem derart redundant aufzubauen, dass es auch bei Auftreten eines Fehlers noch weiter funktionieren kann. Diese Herangehensweise ist häufig mit hohen Sensor- oder Aktorkosten verbunden und kann bestimmte Fehler, die in gleicher Weise auf mehrere Sensoren oder Aktoren einwirken, nicht ausschließen.A control system for autonomous control of the motor vehicle is adapted to be at least temporarily monitored by a person on board the motor vehicle. In the event of a fault, therefore, it can not be assumed that a driver is immediately available, so that the autonomous control system can not immediately relinquish control. Therefore, it is usually attempted to construct the autonomous control system in such a redundant manner that it can continue to function even if an error occurs. This approach is often associated with high sensor or actuator costs and can not exclude certain errors that equally affect multiple sensors or actuators.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technik zum autonomen Steuern eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das die Sicherheit des Kraftfahrzeugs auch bei Auftreten eines Fehlerzustands verbessert aufrechterhalten kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.It is an object of the present invention to provide a technique for autonomously controlling a motor vehicle which can maintain the safety of the motor vehicle even when an error condition occurs. The invention achieves this object by means of a method, a computer program product and a control device having the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Ein Verfahren zum autonomen Steuern eines Kraftfahrzeugs umfasst Schritte des Ansteuerns wenigstens eines ersten Aktuators, um eine Längs- oder Querbewegung des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen, des Erfassens eines Fehlerzustands des ersten Aktuators und des Ansteuerns eines zweiten Aktuators, um das Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen.A method of autonomously controlling a motor vehicle includes steps of driving at least one first actuator to affect longitudinal or lateral movement of the motor vehicle, detecting a fault condition of the first actuator, and driving a second actuator to bring the motor vehicle into a safe state ,
Im Fehlerfall wird also das ursprüngliche Ziel der Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs aufgegeben, um das Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand zu verbringen, wenn ein Fehlerzustand vorliegt. Es wird also weder versucht, die vor dem Eintreten des Fehlerzustands durchgeführte autonome Steuerung des Kraftfahrzeugs aufrechtzuerhalten, noch wird die autonome Steuerung bei Auftreten des Fehlerzustands abgebrochen. Stattdessen wird nach dem Auftreten des Fehlerzustands ein neues Ziel verfolgt, nämlich das Erreichen eines sicheren Zustands des Kraftfahrzeugs. Um das Ziel zu erreichen, wird ein zweiter Aktuator angesteuert. Dadurch kann die Sicherheit des Kraftfahrzeugs und seiner Insassen auch dann aufrechterhalten werden, wenn am ersten Aktuator ein Fehlerzustand auftritt. In the event of an error, therefore, the original target of the longitudinal or lateral control of the motor vehicle is abandoned in order to spend the motor vehicle in a safe state when a fault condition exists. Thus, it is neither attempted to maintain the autonomous control of the motor vehicle carried out before the occurrence of the fault condition, nor is the autonomous control aborted when the fault condition occurs. Instead, after the occurrence of the fault condition, a new goal is pursued, namely the achievement of a safe state of the motor vehicle. To achieve the goal, a second actuator is controlled. As a result, the safety of the motor vehicle and its occupants can be maintained even if a fault condition occurs on the first actuator.
Bevorzugterweise wird der sichere Zustand auf der Basis eines Fahrzugstands des Kraftfahrzeugs bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt bevorzugterweise dynamisch vor oder nach Erfassen des Fehlerzustands, sodass der sichere Zustand in möglichst optimaler Weise an den Fahrzustand angepasst ist. Beispielsweise kann während eines Einparkvorgangs der sichere Zustand in einem sofortigen Anhalten des Kraftfahrzeugs bestehen, wogegen während einer Hochgeschwindigkeitsfahrt auf einer Schnellstraße der sichere Zustand in einem gemäßigten Verzögern, möglicherweise mit vorherigem Spurwechsel, bestehen kann.Preferably, the safe state is determined on the basis of a Fahrzugstands of the motor vehicle. This determination is preferably carried out dynamically before or after detection of the error state, so that the safe state is adapted to the driving state in the best possible way. For example, during a parking operation, the safe state may consist in an immediate stop of the motor vehicle, whereas during a high speed drive on a highway, the safe state may consist in a moderate deceleration, possibly with a previous lane change.
Bevorzugterweise wird der Fahrzustand in Abhängigkeit eines Umfelds des Kraftfahrzeugs bestimmt. So kann auf eine Verkehrssituation eingegangen werden, sodass der sichere Zustand in verbesserter Weise die Sicherheit des Kraftfahrzeugs und seiner Insassen schützen kann. In obigem Beispiel kann etwa beim Abbremsen der Hochgeschwindigkeitsfahrt ein Hindernis oder ein anderer Verkehrsteilnehmer vor dem Kraftfahrzeug erfasst werden, sodass der sichere Zustand in ein schnelleres Abbremsen oder ein Abbremsen auf einer anderen Fahrspur abgeändert wird.Preferably, the driving state is determined depending on an environment of the motor vehicle. Thus, a traffic situation can be addressed, so that the safe state can protect the safety of the motor vehicle and its occupants in an improved manner. In the above example, for example, when braking the high-speed drive, an obstacle or other road user in front of the motor vehicle may be detected, so that the safe state is changed into a faster deceleration or a deceleration on another lane.
Bevorzugterweise wird nach dem Erfassen des Fehlerzustands eine Aufforderung an einen Fahrer ausgegeben, die Kontrolle über das Kraftfahrzeug zu übernehmen. Der Notbetrieb des Kraftfahrzeugs, der das Kraftfahrzeug in den sicheren Zustand versetzt, kann dadurch so kurz wie möglich gehalten werden. Gleichzeitig kann durch das Anstreben des sicheren Zustands dem Fahrer Gelegenheit gegeben werden, die vorliegende Situation zu erfassen, bevor er die Kontrolle tatsächlich übernimmt. Die Aufforderung kann insbesondere als Warnung auf akustische, optische oder haptische Weise ausgegeben werden.Preferably, after detection of the error condition, a request is issued to a driver to take control of the motor vehicle. The emergency operation of the motor vehicle, which puts the motor vehicle in the safe state, can thereby be kept as short as possible. At the same time, by striving for the safe state, the driver may be given an opportunity to detect the present situation before actually taking control. The request can be issued in particular as a warning in an acoustic, optical or haptic manner.
In einer Ausführungsform wirken der erste und der zweite Aktuator redundant auf das Kraftfahrzeug. Beispielsweise kann es sich um ein erstes und ein zweites Bremssystem handeln, die aus Sicherheitsgründen unabhängig voneinander aufgebaut sind. Es kann sich auch um unterschiedliche Systeme handeln, die beispielsweise unterschiedliche Bewegungssteuerungen des Kraftfahrzeugs betreffen. Die Steuerung des Kraftfahrzeugs kann im Fehlerfall des ersten Systems mittels des zweiten Systems durchgeführt werden, sodass beispielsweise gelenkt statt gebremst wird oder umgekehrt.In one embodiment, the first and second actuators act redundantly on the motor vehicle. For example, it may be a first and a second brake system, which are constructed independently of each other for safety reasons. It can also be different Act systems that affect, for example, different motion controls of the motor vehicle. The control of the motor vehicle can be carried out in the event of an error of the first system by means of the second system, so that, for example steered instead of being braked or vice versa.
In einer weiteren Ausführungsform wirken der erste und der zweite Aktuator auf unterschiedliche Weisen auf das Kraftfahrzeug ein. Beispielsweise können der erste Aktuator eine Betriebsbremse und der zweite Aktuator einen Verbrennungsmotor umfassen, der als Motorbremse betrieben werden kann. Dadurch kann eine Vielzahl unterschiedlicher Aktuatoren einzeln oder in Kombinationen verwendet werden, um die Längs- bzw. Quersteuerung des Kraftfahrzeugs durchzuführen, auch wenn der hauptsächlich hierfür vorgesehene erste Aktuator einen Fehlerzustand aufweist.In a further embodiment, the first and second actuators act on the motor vehicle in different ways. For example, the first actuator may include a service brake and the second actuator may include an internal combustion engine that may be operated as an engine brake. Thereby, a plurality of different actuators can be used individually or in combinations to perform the longitudinal or lateral control of the motor vehicle, even if the first actuator provided mainly for this purpose has a fault condition.
In einer Ausführungsform wird das Ansteuern des ersten Aktuators nach dem Bestimmen des Fehlerzustands in Abhängigkeit des sicheren Zustands fortgeführt oder beendet. Anders ausgedrückt entscheidet der sichere Zustand darüber, ob der Versuch gemacht wird, mit dem nur noch teilweise oder gar nicht mehr funktionierenden ersten Aktuator den sicheren Zustand zu erreichen oder ob es sicherer ist, den sicheren Zustand ohne den ersten Aktuator zu erreichen. Umfasst der erste Aktuator beispielsweise ein Betriebsbremse, deren Antiblockiersystem ausgefallen ist, so kann der Einsatz der Betriebsbremse, um den sicheren Zustand zu erreichen, bei hoher Geschwindigkeit riskant und bei niedrigerer Geschwindigkeit sinnvoll sein.In one embodiment, the drive of the first actuator is continued or terminated after the determination of the error state as a function of the safe state. In other words, the safe state decides whether the attempt is made to reach the safe state with the first actuator, which is only partially or not at all working anymore, or whether it is safer to reach the safe state without the first actuator. If, for example, the first actuator comprises a service brake whose anti-lock brake system has failed, the use of the service brake to achieve the safe state may be risky at high speed and at lower speed.
Es ist weiter bevorzugt, dass das Ansteuern der Aktuatoren bei einem Eingreifen des Fahrers beendet wird. Der Fahrer kann die Kontrolle über das Kraftfahrzeug zu jedem Zeitpunkt vollständig übernehmen, unabhängig davon, ob das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit einer ursprünglichen autonomen Steueraufgabe oder zur Erreichung des sicheren Zustands gesteuert wird. Eine Zeit, die bis zum Übernehmen der Kontrolle über das Kraftfahrzeug durch den Fahrer verstreicht, kann dadurch in praktisch jedem Fall verkürzt sein.It is further preferred that the actuation of the actuators is terminated when the driver intervenes. The driver can take over the control of the motor vehicle at any time completely, regardless of whether the motor vehicle is controlled in dependence of an original autonomous control task or to achieve the safe state. A time that elapses until the controller takes over control of the motor vehicle can thereby be shortened in virtually every case.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist. Dies gilt insbesondere für die Durchführung des Verfahrens mittels eines programmierbaren Mikrocomputers.A computer program product comprises program code means for carrying out the described method when the computer program product runs on a processor or is stored on a computer-readable medium. This applies in particular to the implementation of the method by means of a programmable microcomputer.
Eine Steuervorrichtung zur autonomen Steuerung eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung wenigstens eines Aktuators, um eine Längs- oder Querbewegung des Kraftfahrzeugs zu beeinflussen und eine Abtasteinrichtung zur Erfassung eines Fehlerzstands des Aktuators. Dabei ist die Ansteuereinrichtung dazu eingerichtet, einen zweiten Aktuator anzusteuern, um das Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand zu bringen, nachdem der Fehlerzustand erfasst wurde.A control device for the autonomous control of a motor vehicle comprises a drive device for controlling at least one actuator in order to influence a longitudinal or transverse movement of the motor vehicle and a scanning device for detecting a Fehlerzstands of the actuator. In this case, the drive device is set up to control a second actuator in order to bring the motor vehicle into a safe state after the fault condition has been detected.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:
darstellt.
represents.
In einer ersten Phase
In einer dritten Phase
Das Kraftfahrzeug
Eine Steuervorrichtung
Die Steuerung des Kraftfahrzeugs
In einem optionalen Schritt
In Schritt
In einem Schritt
Die Reihenfolge der Schritte
Wird in Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
In einem Schritt
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